diseño de un sistema de recolección, potabilización y
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Inspirado en la Naturaleza, para transformar comunidades
Diseño de un sistema de recolección, potabilización y distribución de agua para cubrir el acceso básico en comunidades sin acceso al agua
tratada.
Javier JaraUniversidad de los Andes
2014
Este proyecto comenzó partiendo de la observación de las mariposas como organismo de partida. Inició como una idea que quería llegar a diseñar una pieza de mobiliario inspirada en la forma de las mariposas, pero contrario a esto se optó por estudiarlas más a profundidad. Encontrando una variedad de opciones para que el proyecto se desarrollara, inspirándose no solo en la forma sino también en las funciones y estrategias que las mariposas como organismos usaban para relacionarse con su entorno y la naturaleza. Este proceso que se encarga de encontrar soluciones de diseño referenciadas en la naturaleza se llama Biomimesis, que tiene como principal referente y exponente al instituto de Biomimesis 3.8 y Janine M. Benyus. Al estudiar las mariposas y otros organismos a través del ojo de la Biomimesis (Diseño + Biología) llegamos al planteamiento de “un producto ideado para suplir las necesidades básicas de los humanos en familias de comunidades rurales con acceso limitado/restringido al agua tratada y de buena calidad”. Esto desde las estrategias encontradas en las mariposas y otros organismos que llevan a cabo funciones relacionada con la administración de nutrientes y
líquidos en la naturaleza.
INTRODUCCIÓN
Recolección de niebla | Recolección de Aguas Lluvias | Proyecto Rural
Tratamiento de Agua | Biomimesis | Inspiración en la Naturaleza
IntroducciónÍndice
Contexto “¿Cómo ver las mariposas?”
Buscar inspiración en la naturalezaObjetivos generales
El diseño y la BiologíaBiomimesis
¿Que es?Instituto de Biomimesis
Niveles de biomimesisDiferencias
¿Como funciona?Partir de las Mariposas
MetodologíaEstrategias
ProbóscideColor y temperatura
EspiráculosEstructura alar
Mariposas Amazónicas Otros organismos
AscidiasEsponja de marDiablo Espinoso
Bromeliáceas¿Que necesidades tenemos los Humanos?
OMSProblema a solucionar
Objetivos específicosReferentes
¿Como lo resuelven los humanos?¿De dónde se abastecen las comunidades?
¿Cómo tratan el agua las comunidades?Potabilizar en el punto de consumo
¿Cómo potabilizar el agua?Método a utilizar
¿Qué contaminantes se remueven?Bocetación
Pieza a prototiparPrototipado
Funciones del proyectoEtapas de usoProducto final
PlanosImplementación
Principios de vidaAgradecimientos
Bibliografía
ÍNDICE
1232.134566.16.26.36.46.57899.19.29.39.49.51011.111.211.311.41112131414.11515.115.215.315.415.515.61617181920212223242526
Mucho tiempo antes de que los desarro-lladores diseñaran materiales inspirados en la biología de los organismos, los sis-temas biológicos ya habían desarrollado sistemas que funcionan a escala nanomé-trica para producir funciones especificas, y cumplirlas de la mejor manera. Ahora, en la actualidad los Ingenieros, desarro-lladores, diseñadores, arquitectos incluso economistas están imitando los sistemas biológicos para mejorar el rendimiento de sus proyectos y desarrollar soluciones. Algu-nos materiales con funciones tan geniales como repeler los líquidos se han diseñado pensando en las estructuras diseñadas por organismos como las alas de las maripo-sas o la superficie de los pétalos de la hoja de Loto inmaculado. (Aditi S. Risbud y Michael H. Bartl, 2010) La aplicación de estos sistemas y métodos, ha significado para nosotros, los humanos, el avance a nuevos métodos para dar solución a diversidad de funciones y el desarrollo de tecnologías que nos llevan a dar mejor rendimiento a los materiales.
En casos como este, la auto limpieza, llama-da “Súper hidrofobia”, Es útil para muchas aplicaciones modernas, como las pinturas resistentes a las manchas y capas protecto-ras para algunas superficies, como materia-les textiles que necesitan conducir líquidos, permanecer secos y repeler la suciedad. Los científicos también están estudiando este efecto para aplicaciones de laboratorio, en el que diversidad de materiales hidro-fóbicos e hidrofilicos se usan para manejar el flujo de líquidos a través de estos mate-riales. (A. Ressine, G. Marko-Varga, and T. Laurell., 2007)
Esto se llama biomimesis, que es bási-camente aprender a vivir en paz sin afec-tar el planeta imitando las funciones que se encuentran en la biología de la vida natural. No es tecnología o Biología di-rectamente, es la sabiduría de la natu-raleza traducida al diseño mezclando conocimientos, funciones y estrategias.
La investigación de materiales bio-replica-bles, o sistemas que se pueden emular se nu-tren de inspiración de la naturaleza para lo-grar conocer desde la investigación dan pie a abordar temas tecnológicos, de ingeniería, arquitectura, o diseño revelando que posi-bles aplicaciones de las estructuras biológi-cas investigadas. (O. París, I. Burgert, and P. Fratzl., 2010)
Tenemos la necesidad de encontrar solu-ciones sostenibles, para darnos una me-jor calidad de vida a nosotros como a la naturaleza. Por esto surge la necesidad de encontrarlas en la Biología pues por lo general estas soluciones son mucho más simples de lo que un humano sin ayuda de estos referentes puede llegar a desarrollar.
Algo que caracteriza a los métodos que se basan en soluciones biológicas es ge-neralmente que son sencillos, pues care-cen de precisión a escala microscópica, lo que los hace ser (por lo general) más ba-ratos, rápidos, y replicables en diversidad de condiciones.(D.P. Pulsifer and A. Lakhtakia, 2011)
Ahora, hablando directamente de este proyecto, la densidad simbólica de las ma-riposas, fue lo que llevo a tomarlas como re-
CONTEXTO
ferente principal para el desarrollo de la in-vestigación. Darle un valor simbólico a este proyecto no solo ayuda al entendimiento del fin al que se quiere llegar, también ayuda a comprender el camino que este ha llevado.
Todo partió de un momento especifico, cuando me encontraba en la piscina de mi casa, con mi familia. En esa etapa del pro-yecto me estaba preguntando “¿que hacen las mariposas que pueda replicar o inter-pretar para plantear una idea de diseño?” Y fue entonces cuando vi una pequeña ma-riposa que flotaba sobre el agua recostada sobre sus alas. Inicialmente pensé que es-taba muerta pero no era así. La tome con mis manos y la puse sobre una de las sillas expuesta al sol. Pues resulta que después de un momento no muy largo, la maripo-sa se deshizo del peso del agua en sus alas por el calor y la conductividad de sus alas. Esta salio volando, y de aquí surgió la idea de ver como se relacionaban las mariposas con los líquidos su nutrición y la supervi-vencia en ambientes tropicales donde están constantemente expuestas al sol y al agua.
Entender la genialidad con la que sobre-viven las Mariposas, siendo organismos tan frágiles, pero con un diseño tan efi-ciente que les permite sobrevivir en las fuertes condiciones que les impone la naturaleza es importante pues enten-der cada una de las soluciones que plan-tean dan pie a muchas nuevas ideas.
“May the wings of the butterfl y kiss the sun; and fi nd your shoulder to light on,To bring you luck, happiness and riches today, tomorrow
and beyond.” (Bendición irlandesa)
Más que un organismo las mariposas tam-bién son un símbolo importante para los humanos. Son símbolo de cambio, transfor-
mación.
Son símbolos de buena suerte, y amplia-mente referenciadas en la literatura.
Son equilibradoras de su ecosistema, pues son alimento para unos, reproductoras y administradoras de recursos pero también consumidoras en el sistema en el que viven.
Hay que ver las mariposas con respeto, ellas como amables protagonistas sin saberlo, nos muestran muchos hechos sobre sus cuerpos, su funcionamiento, y su papel en
la naturaleza.
¿CÓMO VER LAS MARIPOSAS?
Figura 1: Mariposa de alas de cristal “greta oto”.
“Nature runs on sunlight.Nature uses only the energy it needs.
Nature fits form to function.Nature recycles everything.
Nature rewards cooperation.Nature banks on diversity.
Nature demands local expertise.Nature curbs excesses from within.
Nature taps the power of limits.”
(VALLERO, 2010.)
Buscar en la naturaleza es esencial por qué nos da claros ejemplos de cómo sobrevivir con lo que la naturaleza misma nos ofrece. No a nivel de recursos únicamente, sino de ideas y sistemas que podemos implementar de manera artificial/natural.
La naturaleza genera estructuras a diferentes es-calas que a nivel arquitectónico son complejas pero a nivel biológico son sencillas y se constru-yen con recursos limitados. Hoy en día, los de-sarrolladores, entienden cómo estas estructuras están construidas y cómo se comportan, pero en muchas circunstancias aun nos falta la ha-
Figura 2: Mariposa posada sobre flor.
BUSCAR INSPIRACIÓN EN LA
¿POR QUÉ HACERLO?
NATURALEZA
bilidad de leer los diseños de la naturaleza y en-tender cómo ésta combina estructuras complejas con funciones complejas desde una perspectiva formal y estructural, los investigadores han desa-rrollado materiales y sistemas bio-mimeticos. Los desarrolladores han desarrollado materiales con funciones y comportamiento totalmente nuevos. (Aditi S. Risbud and Michael H. Bartl, 2010)
Aun así nos falta mucho por entender de como esta diseñada la naturaleza, las nuevas funciones que podemos replicar, y las formas hermosas y elegantes en que la naturaleza nos enseña sus principios y aplicaciones.
Encontrar a través de la biomimesis estrategias biológicas que al ser interpretadas de manera apropiada ayuden a solucionar un problema humano.
Encontrar en uno o varios organismos soluciones biológicas que requieran un bajo o nulo consumo de energía.
Usar la Biomimesis como estrategia para encontrar varios organismos y sistemas a interpretar.
Partir del ciclo de vida de las mariposas para encontrar estrategias replicables en la vida humana.
OBJETIVOS GENERALES
EL Y LA DISEÑO BIOLOGÍALa Biología es el la ciencia que se encarga de estudiar la vida, y la vida de los organismos, incluyendo su estructura, función, crecimien-to, orígenes, evolución, forma y distribución. (the science...,s.f.)
Para poder analizar estos elementos es ne-cesario tener claros los fundamentos bási-cos del funcionamiento de la biología, y la naturaleza. Es mucho más fácil entender los temas mas complejos de la biología cuando se va de lo básico a lo más complejo. Pues de esta forma se entiende como la natura-leza va haciéndose más compleja a medida
que crecen los sistemas.
Por esto surge la necesidad de entender la naturaleza desde sus bases, hasta sus for-mas más complejas.
Si podemos imitar biologicamente todos los tres niveles-naturales la forma natural, el proceso natural, y la naturaleza del sistema nosotros vamos a empezar a hacer lo que todos los organismos bien adaptados han aprendido a hacer, que es crear las condi-ciones propicias para la vida. (Conversations with janine, 2012)
La biología y el diseño en este caso se unen para poder llegar a través del entendimien-to de la biología de uno o varios organismos a soluciones que satisfagan las necesidades, deseos y funciones que los humanos necesi-tan. Esto teniendo en cuenta que somos un organismo más que necesita adaptarse a su entorno.
El diseño es un proceso de pensamiento pro-yectual que da forma, valor y significado a productos, experiencias y estrategias. Su obje-tivo es satisfacer necesidades y deseos de per-sonas y organizaciones.(El diseño es..., s.f.)
Entonces se toma al diseño como un pro-ceso para llegar a una solución estratégica, para llegar a cumplir un objetivo especifico que es en este caso satisfacer las necesida-des de comunidades, personas, familias, o organizaciones. Pero otro objetivo especifi-co que surge de este proyecto es a través de el uso de una metodología, llegar a satisfa-cer las necesidades o cumplir una función que favorezca otros aspectos como la rela-ción entre comunidades y naturaleza.
BIOLOGÍA
BIOMIMESIS
DISEÑO
¿QUE ES?
BIOMIMESIS
POR EJEMPLO
“It’s learning to live gracefully on this planet by consciously emulating life’s genius. It’s not really technology or biology; it’s the technology of biology.
It’s making a fi ber like a spider, or lassoing the sun’s energy like a leaf.”
Janine M. Benyus
Es la búsqueda de soluciones sostenibles por medio de la simulación de procesos, estrategias o formas que se encentran en la naturaleza para así dar solución o mitigar de
un problema para los humanos.
Los secretos que nos muestran los castillos de arena creado por gusanos “Phragma-topoma californica. Este gusano es capaz de construir un hogar protector a partir de granos de óxido de circonio. Posterior a este descubrimiento en un laboratorio de la Uni-versidad de Utah, los científi cos han creado una versión sintética de este pegamento para su posible uso en la reparación de hue-
sos fracturados. (Case Examples, 2012)
Figura 3: Janine Benyus.
INSTITUTO DE BIOMIMESIS
“Biomimicry 3.8 Institute” es una organi-zación sin animo de lucro que promueve el estudio y la imitación de diseños que en la naturaleza son muy eficientes, reuniendo a científicos, ingenieros, diseñadores e inno-vadores de todas las edades que pueden utilizar esos modelos para crear tecnologías y proyectos sostenibles. (Biomimircy 3.8 Institute ,2012)
Esta organización presta las metodologías por las cuales se pueden desarrollar este tipo de proyectos. Transmitiendo así una forma de pensar con respecto al proceso de diseño. Transfiere ideas, casos de estu-dio en la naturaleza a través de su página www.asknature.org. Y lo más importante,
Agrandar la red de personas que se dedican a practicar la Biomimesis.
Hoy, el instituto de biomimesis 3.8 se enfoca en tres grandes áreas:
IZQ. Pelo de animal siendo separado de la semi-lla de la planta.DER. Velcro siendo separado.
estrategias que van de la biología al diseño de sistemas sostenibles. Aparte de prestar las herramientas necesarias para desarrollar estrategias de diseño que crucen la Biología y el Diseño, tienen una labor educativa muy importante pues plantean medios de edu-cación para jóvenes y adultos. Planteando también retos de diseño a estudiantes de las universidades.
El Instituto fue fundado en 2006 por la escri-tora de ciencia y consultora Janine Benyus en respuesta al enorme interés en el tema a raíz de la publicación de su libro, “biomimi-cry: Innovation Inspired by Nature”. (Biomi-mircy 3.8 Institute ,2012)
Figura 4:comparacion planta vs. Velcro
Desarrollar una base de datos en linea para la consulta de los practicantes, www.AskNature.org.
Organizar nuestra competencia aunal de diseño sobre Biomimesis entre estudiantes universitarios.
1. IMITACIÓN DE LA FORMA
2. IMITACIÓN DEL PROCESO
3.IMITACIÓN DEL ECOSISTEMA
NIVELES DE LA BIOMIMESIS
Imitar la forma natural de un organismo, o un componente de este para cumplir una función, es el comienzo partiendo de esto se puede o no desarrollar un proyecto sos-tenible.
Imitar el proceso o como se hace este mis-mo proceso se refiere a emular como el pro-ceso se lleva a cabo en el organismo a nivel de procesos parecidos, o iguales para bene-ficio de los humanos.
El tercer nivel es imitar el funcionamiento del ecosistema en la naturaleza. Como el organismo interactua con el entorno en el que vive.
Por ejemplo, podemos imitar los bordes deshilachados que le dan al búho el vuelo silencioso que lo caracteriza. Pero esto es solo el inicio del proceso de aplicación de la biomimesis. (Conversations with janine, 2012)
En las mariposas podemos imitar la forma natural de las alas, para imitar la forma de vuelo de las mariposas creando un efecto paracaídas en el sistema de vuelo a diseñar.
Ejemplo de esto, puede ser cuando se imi-ta el proceso químico natural que llevan a cabo las plumas del búho para controlar la temperatura corporal. (Conversations with janine, 2012)
Un claro ejemplo en las mariposas puede ser el imitar cómo las nanoestructuras de las alas de las mariposas con sus escamas repelen el agua y la suciedad, para crear una pintura que se mantenga limpia.
Por ejemplo, las alas que imitamos del búho hace parte de una economía que trabaja para restaurar en lugar de agotar la tierra y su gente. la idea es evitar procesos que ago-ten las personas o recursos. (Conversations with janine, 2012)
Al imitar un ecosistema, si tengo una pin-tura que evita suciedad y repele el agua. La idea es que ésta pintura debe ser benéfica para la salud, evitar procesos químicos dañi-nos en la producción, etc.
DIFERENCIAS
BIOUTILIZACIÓN TECNOLOGÍA BIOASISTIDA
La biomimesis como metodología plantea una era basada no en lo que podemos ex-traer de la naturaleza o los organismos y sus ecosistemas, si no en lo que podemos aprender de estos.
Esto es diferente de la Bioutilización por que la bioutlización se ocupa de usar recursos extraídos de la naturaleza para benefi cio de los humanos a nivel de salud y otros fi nes. (Conversations with janine, 2012)
La tecnología bioasistida implica la domes-ticación de un organismo para cumplir una función. Como por ejemplo la purifi cación de agua por medio de bacterias, o la alimen-tación de vacas para la producción de leche.
La biomimesis en estos casos no domestica los organismos, busca que puede replicar de sus sistemas, como pasos a seguir, etapas de una reacción química, etc. (Conversations with janine, 2012)
La biomimesis busca imitar procesos, formas y sistemas de la naturaleza abs-trayendo sus principios. No es la esencia de la biomimesis agotar los recursos de la naturaleza, o desarrollar tecnologías con herramientas de la naturaleza, es una metodología que puede llevar a estas dos ramas de las ciencias biológicas en algún
momento del proceso.
Figura 5: Suplemento de Calcio de TIENS
Figura 6: Reproduccion asistida.
¿CÓMO FUNCIONA?
Es cuándo una estrategia biológica, nos lle-va a solucionar un problema de diseño hu-mano. Emulando los principios de diseño que nos muestra el fenómeno natural.
Es cuándo primero se plantea un problema de diseño, se identifica la función que se quiere desarrollar y se busca en varios or-ganismos soluciones al mismo problema de diseño y su función.
IDENTIFICAR INTEGRAR DESCUBRIR ABSTRAER PLANTEAR
EM
ULAR
M
EDIR
DEFINIR FUNCIONES PPIOS DE VIDA M
OD
ELOS N
ATURALES ESTRATEGIAS BIOL. IDEAS BIOMIMESIS
PPIOS D
E D
ISEÑ
O
PPIO
S. D
E VI
DA
CONTEXTO
DETERMINACIÓN DE ALCANCE INVESTIG
ACIÓN
-DESCUBRIM
IENTO PLANTEAMIENTO Y DESARROLLO
EV
ALU
AR P
ROYE
CTO
IDENTIFICAR INTEGRAR DESCUBRIR ABSTRAER PLANTEAR
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IENTO PLANTEAMIENTO Y DESARROLLO
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1. DESCUBRIR 2. ABSTRAER 3. IDENTIFICAR 4. DEFINIR 5. PLANTEAR 1. INTEGRAR 1. EMULAR 1. MEDIR
A BFigura 7: Orden lógico de aplicación de la biomimesis de la Biolgía al Diseño
Figura 8: Orden lógico de aplicación de la Biomimesis del Diseño a la Biología
Figura 5.
PARTIR DE UN ORGANISMOPARTIR DE LAS MARIPOSAS
En el momento en que se defi ne el problema, se buscan estrategias en otros organismos que solucionan el mismo problema de diferentes maneras. De esta forma se enriquece el proceso de diseño, y se llega a un mejor resultado.
Los modelos naturales. Es decir, funciones, formas, procesos que las mariposas llevan a cabo .
los modelos naturales. Es decir, funciones, formas, procesos que las mariposas llevan a cabo .
Es entender el modelo como una estrategia biológica, entender cada uno de los componentes.
Es entender el modelo como una estrategia biológica, entender cada uno de los componentes del proceso.
Demarcar las funciones que estas estrategias cumplen. (Calentar, en-friar, sostener, volar)
Demarcar las funciones que estas estrategias cumplen. (Calentar, en-friar, sostener, volar)
Se defi nen contextos de aplicación a partir de este se plantean los proble-mas de diseño.
A partir de las mariposas como organismo se buscaron di-versas estrategias biológicas que dieran una pautas para diseñar el proyecto.
1. DESCUBRIR 2. ABSTRAER 3. IDENTIFICAR 4. DEFINIR
6. DESCUBRIR
7. ABSTRAER
5. IDENTIFICAR
BA
USAR QUIMICA AMIGABLE
ADAPTARSE A CONDICIONES CAMBIANTES
EVOLUCIONAR PARA SOBREVIVIR
SER RESPONSABLE Y ESTAR “SINTONIZADO”
SER EFICIENTE CON LOS RECURSOS
INTEGRAR DESARROLLO Y CRECIMIENTO
Imitar mediante la bocetación las diferentes estrategias seleccionadas y que favorezcan la solución de reto de diseño
Evaluar que principios de vida inte-grados en el proyecto.
- Habla de usar química que no tenga efectos negativos.- Construir con pocos elementos.- Hacer química en el agua.
- Llevar un proceso organizado.- Construir de abajo hacia arriba (de la base al sistema).
- Incorporar diversidad de condiciones.- Dar resiliencia mediante variaciones, y redundancia.
- Replicar estrategias que funcionen.- Integrar lo inesperado.- Reorganizar la información.
- Usar procesos cíclicos.- Usar energía disponible, y materiales.- Cultivar relaciones cooperativas.
- Usar procesos con bajo consumo de energía.- Diseño multifuncional.- Ajustar la forma a la función.
Evaluar la sostenibilidad del proyecto desde una perpectiva comparativa con la naturaleza.
METODOLOGÍALLEGAR A UNA SOLUCIÓN
8. PLANTEAR 10. EMULAR 11. MEDIR
Se plantean posibilidades de diseño donde se abstraigan las estrategias biológicas analizadas de las mariposas y otros
organismos.
9. INTEGRARLU
Z SOL
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LICO
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A
1
2
3
4
5
Estructura para captar líquidos, se separa para su limpieza, y filtra sólidos para absorber solo nutrientes líquidos.
Estructura para captar líquidos, se separa para su limpieza, y filtra solidos para absor-
ber solo nutrientes líquidos.
Captación de líquidos y nutrientes, limpieza y filtración de sólidos.
Filtrar, nutrir, limpiar, retener sólidos.
Mobiliario, administración de alimentos, em-paques.
Solo pasan líquidos, y si se tapa se separa una parte par su limpieza.PROBÓSCIDE
La proboscide es un brazo alargado y tubular que se sitúa en la cabeza de las mariposas. Ésta se usa para absorber, y nutrir a las mariposas, este apéndice filtra los sólidos en la entrada hasta que ésta se tapa. Cuando esto sucede, la mariposa se encarga de lim-piarlo separando las partes de la entrada para así poder volver a alimentarse normalmente. (Jerry A., 2011)
Figura 9: proboscide bajo un microscopio
A
COLOR Y TEMPERATURA
1
2
3
4
5
El color regula la absorción de radiación UV y la cantidad de calor. La posición de las alas qué crea un fl ujo de la radiación y del calor.
Estaciones para protegerse del sol y el calor abierto/cerrado; mobiliario rural/urbano
distribur agua potable (mediante radiacion).
Control de la temperatura, manejo de la radia-ción UV.
Calentar, enfriar, direccionar rayos UV.
Mobiliario, temperatura de espacios, Método sodis, refracción de la luz.
Los blancos refl ejan mejor los rayos UV.
Los negros los absorben mejor y almacenan más calor.
El color en las alas de las mariposas puede variar desde el negro hasta el azul brillante, pasando por un sinfín de colores que tie-nen diferentes porcentajes de absorción del calor y los rayos UV al igual que de refraccion de los mismos. Los colores con mayor indice de refl ectividad son los brillantes, los blancos y los claros. Por el contrario los más oscuros absorben más calor . (Jerry A., 2011)
Figura 10: Escamas de mariposa
A
ESPIRÁCULOS
1
2
3
4
5
Estructura para controlar la humedad corpo-ral que se comunica con el ambiente exterior y evitar la deshidratación.
Sistemas de secado de ropa; Sistemas de intercambio de gases en cocinas o espacios
contaminados; ropa que reduzca el riesgo de deshidratación.
Controlar la humedad, respiración.
Intercambio de gases, control humedad, hi-dratar.
Espacios, secado de ropa, vestuario.
Los espiráculos son aperturas en los costados de las orugas, que están conectados a una serie de sistemas tubulares que se en-cargan de comunicar los gases dentro y fuera del cuerpo de las orugas. así las orugas controlan la hidratación de sus cuerpos y previenen la des-hidratacion por altas temperaturas. (Jerry A., 2011)
Circulación de aire y humedad en el cuerpo de las orugas
Figura 11: Espiráculo de una oruga
A
ESTRUCTURA ALAR
O.
1
2
3
4
5
la dirección de las escamas y la venación alar ayudan al vuelo, y hacen de las alas una super-ficie impermeable.
Estructuras para distribuir o obtener agua (direccionamiento); Piezas de mobiliario
resistentes a la fuerza de el medio ambiente.
Direccionar el agua, efecto paracaídas favore-ce el vuelo, venas estructura resistente.
Direccionar el agua, estructura resistente al peso del viento.
Mobiliario, distribución de agua, Superficies.
La estructura de las alas con sus venas y membrana hace de las alas una estructura liviana, sencilla, y resistente. Las alas de las mariposas están construidas de manera tal que al volar soporten la fuerza del viento sobre las alas creando un flujo de aire que se llama efecto paracaídas, dando una forma especifica a las alas en las etapas de movimiento durante el vuelo. (Jerry A., 2011)
Escamas de fondo
Escamas de recubrimiento
EFECTO PARACAÍDAS
Unión a la membrana
membrana
Figura 12: Venación alar de las mariposas
Difícilmente podríamos dudar de la perfección del engranaje que organiza el mundo natural. Pero más allá de su impecable diseño, lo cierto es que la na-turaleza no se contenta con ser impecable, sino que lleva sus cualidades al mundo de la estética, la más bella de todas, e incluso coquetea con la poesía pura.
Ejemplo de lo anterior es un peculiar fenómeno que se ha documentado en la selva del Amazonas. Se trata de una fuente de nutrientes a la que abejas y en particular mariposas recurren: las lágrimas de las tortugas. De acuerdo con Phil Torres, miembro del
LÁGRIMAS Y MARIPOSAS AMAZÓNICASCentro de Investigación Tambopata, con sede en Perú, las lágrimas de las tortugas contienen altos niveles de sodio, un mineral vital y que no abunda en la región amazónica. (Barros del Villar, 2013)
Esto es simbiosis pura entre dos organismos que comparten un bioma especifico. También, es un claro ejemplo del valor simbólico de este proyecto, que re-presenta lo valioso de un recurso, y la importancia de las estrategias para llegar a él.
Figura 13: hilera de tortugas alimentando mariposas
Figura 14: mariposas cubriendo la cara de una oruga.
OTROS ORGANISMOSOtros organismos donde se encuentran estrategias biológicas relaciona-das con la administración de el agua y la obtención de características es-
pecificas para su beneficio.
--
B
Filtración de agua
B
Direccionamientodel agua
B
Recolección y almacenamiento de agua.
B
Filtración y nutricionsin consumo de energía
OTROS ORGANISMOS
ASCIDIAS
BROMELIAS
ESPINOSO
ESPONJAMARINA
DIABLO
Figura 15: Grupo de Ascidias. Figura 17: Diablo espinoso I
Figura 16: Piña Figura 18: Venus fl ower basket
--
BB
Filtración de aguaFiltración de aguaF
BB
Recolección y cción y ccalmacenamiento de ag
ASCIDIAS
BROMELIAS
ESPINOSO
ESPONJAMARINA
DIABLO
Figura 15: Grupo de Ascidias. Figura 17: Diablo espinoso I
La Ascidia, es una especie con individuos que pueden vivir agrupados unidos por la superfi cie a la que están adheridos. Están compuestos por dos sifones, por donde en-tra y sale el agua de sus cuerpos. El agujero por donde entra el agua se llama sifón in-halante (ubicado en la parte superior para captar agua) y por donde sale el agua se lla-ma sifón exhalante (ubicado a un costado para expulsar el agua con presion al ser de menor tamaño). (Sea Squirts (Ascidiacea)(n.d.).)
El agua en el cuerpo de la Ascidia es fi ltrada por una serie de “branquias”, formadas por una faringe perforada ( parecida a una red o un colador) que recoge las partículas orgá-nicas y organismos que quedan atrapados ahí, donde posteriormente son dirigidos al tracto digestivo donde son procesados para nutrir a este organismo.
ASCIDIA
Filtro simple de agua(micro celuias captan nutrientes)
Entrada de agua
Salida de agua
Flujo de agua en el cuerpo de la ascidia
Figura 19: acercamiento ascidia
ESPONJA MARINAEsta especie de esponja marina llamada Venus fl ower basket o Esponja de vidrio, por la estructura resistente que presentan los fi lamentos que componen sus cuerpos. Tienen una estructura corporal sencilla con forma de cilindro y paredes delgadas en for-ma de vaso con un gran espacio vació en el centro de su cuerpo. Venus’s Flower Basket ((Euplectella aspergillum) - Information on Venus’s Flower Basket. (n.d.) .)
Estas esponjas se alimentan atrayendo el agua y capturando las partículas en suspen-sión que van en la corriente de agua que es-tas transportan a la cavidad en sus cuerpos. Micro-células captan nutrientes del agua
dependiendo sólo del fl ujo del agua y las corrientes oceánicas.
Figura 20: Esponja marina (esponja de vidrio)
Las bromeliáceas son plantas que se ali-mentan de agua y luz solar como la mayoría de plantas. Pero sobretodo de la humedad y el agua. Tiene varias hojas dispuestas en forma de roseta, con una curvatura cóncava que direcciona el agua al centro de la planta donde es almacenada. Esto por que es a tra-vés de las hojas por donde obtienen toda el agua y los nutrientes que necesita, no te sus raíces. (Leaves capture water: bromeliads. (n.d.).)
BROMELIA
Almacenamiento de liquidos y nutrientes.
Captacion de agua del ambiente
Figura 21: Flores de bromelia
El Diablo espinoso es una especie de lagarto con una serie de cuernos ubicados por todo su cuerpo que lo protegen de depredadores pero la textura de su piel no solo le ayuda a evadir depredadores. La superficie de su piel es Hidrofílica, lo que hace que a través de su piel el diablo espinoso absorba la hu-medad que requiere para nutrirse de agua y líquidos. Al captar la humedad en su piel, una serie de canales transportan el agua por todo su cuerpo hasta llevarla a su boca. (Sher-brooke, W. C. 1990.)
DIABLOESPINOSO
Direccionamiento de agua atraves de superficie hidrofiica hasta la boca.
flujo de agua y humedad.
Figura 22: acercamiento escamas del diablo espinoso
¿QUE NECESIDADES TENEMOS LOS HUMANOS?
Aseo personal básico, potable, y para alimentos.
una persona requiere entre 1,5 y 2 L de agua potable al día.
Para su aseo personal y alimentos requiere entre 3 y 3,5 L al día.
“En general los niños tienen requerimientos de cuidado con los alimentos y el consumo de agua pues son los más afectados por las enfermedades como la hepatitis, la diarrea, y otras enfermedades que aparecen con el tiempo teniendo a este grupo y las personas mayores como
el grupo más vulnerable a la transmisión de estas enfermedades por medio del agua.”
“El cuerpo humano diariamente necesita como mínimo un litro de agua potable paramantenerse con buena salud, sin enfermedades que matan niños como deshidratación por
diarrea, o otras enfermedades que se adquieren mediante el agua sin tratar.”
OSCAR DAVID PEÑUELAMedico Pediatra en la clínica Santa Cruz de la LomaUniversidad Industrial de SantanderSan Cristóbal, Tachira. Venezuela
MARÍA LORENA RUEDAComfenalco Antioquia E.P.S.Medico Universidad Autónoma de BucaramangaBucaramanga, Santander. Colombia
ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD: Clasificación del nivel de servicio, Según el acceso al agua potable.
En 2011, casi dos tercios (64%) de la po-blación del mundo dependía de buenos sistemas de saneamiento, mientras que el 15% continuó defecando al aire libre. Des-de 1990, casi 1,9 millones de personas han obtenido acceso a servicios de saneamiento mejorados. El mundo, sin embargo, queda lejos de alcanzar los Objetivos de (ODM) meta de saneamiento, lo que requiere la reducción de la proporción de personas sin
Nivel del servicio Medición del acceso
Necesidades atendidads
Nivel del efecto en la
salud
Sin acceso -cantidad recolectada
generalmente menor de 5 l/c/d (liter per capita
and day)
Más de 1000 m o 30 minutos de tiempo total
de recolección.Muy
alto
Consumo- no se puede garantizarHigiene- no es posible (a no ser que se
practique en la fuente)
Alto
Consumo- Se debe asegurarHigiene- el lavado de manos y la higie
ne básica de la amientación es posible; es difícil garantizar la lavandería y el baño a no ser que se practique en la
fuente.
la cantidad promediode
Bajo
Consumo- aseguradoHigiene- la higiene básica personal y de los alimentos está asegurada; se debe
asegurar tambien la lavandería y el baño.
Acceso básico -la cantidad promedio
no supera 20 l/c/d (liter per capita and day)
entre 100 y 1000 m o’ de 5 a 20 minutos de tiempo total de recolección.
Acceso intermedio -
aproximadamente 50 l/c/d (liter per capita
and day)
Agua abastecida a través de un grifo publico
(o dentro de 100 m o 5 minutos del tiempo total de recolección)
Acceso Optimo -la cantidad promediode aproximadamente 100
l/c/d (liter per capita and day)
Agua abastecida de manera continua a través
de varios grifos
Muy
bajo
Consumo- se atienden todas las necesidades.
Higiene- se atienden todas las necesidades.
acceso a saneamiento del 51% en 1990, a 25% en 2015. El mayor progreso tienen, lo han realizado en Asia Oriental, donde la co-bertura de saneamiento ha aumentado del 27% en 1990 al 67% en 2011. Este ascien-de a más de 626 millones de personas que ganan acceso a instalaciones mejoradas de saneamiento en un periodo de 21 años. (Pro-gress on sanation and drnking- water 2013 UPDATE. (n.d.).)
higie-alimentación
atra-
ma-
Óptimo-
PROBLEMA A SOLUCIONAR
“Captar, filtrar, y potabilizar agua mediante un sistema que involucre los tres procesos, Para generar agua suficiente para suplir las necesidades básicas de personas que tienen acceso limitado o nulo al agua en las condiciones que se
requiere, para su aseo personal, y el cuidado con los alimentos”
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Llevar un sistema que en las comunidades sin acceso al agua tratada pueda ser utilizado por las comunidades sin un impacto económico fuerte en las comunidades.
- Hacer que el sistema dependa unicamente del sol y la lluvia para funcionar.
- Mediante las estrategias encontradas en la naturaleza, dar una solución formal y funcional al sistema.
- Reducir el impacto de las enfermedades transmitidas por el agua en diferentes comunidades.
¿CÓMO LO HACEMOS LOS HUMANOS?REFERENTES
COLLAPSIBLE WOVEN REFUGEE SHELTERS POWERED BY THE SUNVivindsa plegables alimentadas por el sol.Abeer Seikaly
La “piel” de la carpa alimentada por la luz solar, absorbe esta energía que luego se convierte en energia utilizable por las personas en la tienda, mientras que la capa interna de la “piel” provee el almacenamiento de la energía. También el tanque de almacenamiento del agua ubicado en la parte de arriba de la carpa, permite a las personas tomar duchas rápidas recogiendo agua mediante un sistema de termosifones y un sistema de drenaje que garantiza que la tienda no se inunde (Seikaly, A. (2014, March 6)).
Figura 23: Refugio plegable para el desierto
Figura 24: Diagrama de funcionamiento del refugio plegable
¿CÓMO LO HACEMOS LOS HUMANOS?REFERENTES
FOGQUEST: SUSTAINABLE WATER SOLUTIONSRecolectores d eagua que capturar la humedad de la niebla.
La niebla, una nube que toca el suelo esta hecha de diminutas gotas de agua. Los re-colectores de agua que se ven como unas redes de volleyball gigantes. Están hechos de polipropileno o poliestireno tejidos en una malla que es muy eficiente en la reco-lección de las gotas de agua provenientes de la niebla. Cuando la niebla atraviesa la red las pequeñas gotas de agua se aferran a la malla y mientras se van agrupando van cayendo a un canal que las conduce a un tanque de agua. Estos colectores de niebla también pueden cosechar lluvia y llovizna, y son apropiados para zonas áridas, de gran altitud y áreas rurales. No funcionarían en las ciudades por su tamaño y las limitacio-nes de espacio.(Schemenauer, R., Cereceda, P., & Ben-nett, S. (2000))
Robert Schemenauer
Figura 25: recolector de la humedad proveniente de la niebla.
Figura 26: Escarabajo del desierto Figura 27: Malla recolectora de humedad
¿CÓMO LO HACEMOS LOS HUMANOS?¿DE DONDE SE ABASTECEN LAS COMUNIDADES?
RÍOS REUSO DE AGUAS AGUA DE LLUVIA
- COMUNIDADES RURALES
- CUIDADES
- CUIDADES
- BAJO RENDIMIENTO
- HOGARES
- USO PERSONAL
- EDIFICIOS
Normalmente se llama a este método de abastecimiento, como cultivo de aguas llu-vias o abastecimiento de agua por grave-dad. Ha sido usado por comunidades rura-les dispersas, pero también en las ciudades y en los hogares y edificios como recurso de abastecimiento alternativo.
Este tipo de recolección de agua es la que menos riesgo de contaminación representa, pero aun así existe. Al caer el agua sobre la superficie que la capta, esta puede contami-narse con agentes químicos del material de captación, y los contaminantes biológicos que adquiere en su recorrido como heces de aves contaminantes del aire, entre otros.
En los países en vía de desarrollo, el re-uso del agua se ve afectado por la calidad y la pésima efectividad de las plantas que se en-cargan de “mejorar” la calidad del agua para las comunidades que se abastecen de estas aguas en sus hogares. A pesar que se logra e objetivo aún siguen existiendo muchos problemas a nivel de redes de distribución de agua en las ciudades y más en las comu-nidades rurales o poblaciones más peque-ñas por la falta de inversión de recursos en este tipo de sistemas de abastecimiento de agua. Lo que hace que se acuda a segundos filtros para potabilizar completamente el agua en el punto de consumo.
Las comunidades que tienen un río cerca a sus asentamientos se abastecen de éste ya sea directamente o mediante plantas de tratamiento que mejoren la calidad del agua para la comunidad. En caso de no te-ner plantas de tratamiento, las comunida-des se encargan de filtrarla en sus hogares, o simplemente la consumen sin tratar lo que da lugar a un sinfín de problemas de salud derivado de los componentes biológicos y químicos que se encuentran en el agua que no son en nada favorables para la salud hu-mana.
Figura 28: Rio del Parque Nacional Natural Chicaque
Figura 29: Planta de tratamiento de agua Bogotá
Figura 30: Sistema de flujo de agua lluvia
¿COMO FILTRAR EL AGUA?
1 2 3FILTRO CERÁMICO FILTRO CARPOM FILTRO DE ARENA
-Cria de microorganismos.-Complementar con plata ionica.
- Se puede fabricar en casa.- Filtro para prqueñas cantidades de agua.
quimicos contaminantes.- debe contar con descontaminacion posterior por el riesgo de microorganismos.
- produce agua cristalina.- No elimina microorganismos.- No elimina agentes quimicos contaminantes.- Complementar con carbón activado, y radicacion UV.
CERAMICAPIEDA POMEZ
ARENA FINA
FINA
ARENA GRUESA
GRAVAGRAVA
CARBÓN ACTIVADO
Normalmente los filtros cerámicos se hacen de manera artesanal en comunidades rura-les, y se usan para filtrar el agua en el pun-to de consumo. Aunque en la actualidad existen ya filtros cerámicos más elaborados, estos filtros tienen varios riesgos y desven-tajas. Al continuo uso de este sistema de filtrado, en la cavidad donde se almacenan los desechos que no se desean del agua, se pueden formar colonias de microorganis-mos que afectarían el rendimiento del filtro. Lo que llevaría a la necesidad de comple-mentar el filtro con el uso de la plata ionica otro componente daría mejor rendimiento al filtro solucionando este y otros proble-mas.
Este filtro es normalmente usado para filtrar pequeñas cantidades de agua, por lo cual no podría ser usado para abastecer comu-nidades o familias porque requeriría de un mantenimiento constante y un cambio bas-tante regular.
De este sistema de filtración se rescata la función del carbón activado como sustrato filtrante, pues este remueve muchos agen-tes químicos contaminantes que otros sus-tratos no removerían.
El filtro lento de arena lento se caracteriza por eliminar las partículas suspendidas del agua, generando así agua cristalina. Esto con tres compuestos simples, arena fina, arena gruesa, y grava. Este no se encarga de eliminar todos los microorganismos, por esto este se puede complementar con com-ponentes CO2 el carbón activado que fácil-mente se puede producir por la combustión de la cascara del coco. Adicional a esto, este proceso puede asegurar la potabilidad del agua usando un método muy eficiente lla-mado método SODIS que es la desinfección del agua mediante la exposición de la mis-ma a la radiación solar por 5 horas (tiempo en el que el agua debe alcanzar una tempe-ratura de mínimo 55 ºC).
En Colombia, y en muchos países en desarrollo hay una clara in-suficiencia y escasez de sistemas de tratamiento de agua, e inclu-so en la utilización de aguas residuales. En estos tiempos, se han aumentado en grandes proporciones los esfuerzos por diferentes organizaciones como Fogquest, la OMS, UNICEF y diseñadores, in-genieros, y biólogos, ecólogos, entre otros para encontrar solucio-nes practicas y temporales, de emergencia para proveer de agua potable a las comunidades con una situación critica de acceso al recurso hidrico, ya sea para extracción de agua subterranea (esta-do puro), tratamiento de aguas superficiales o recolección y trata-miento de aguas de origen pluvial (OPS, 2008).
Es evidente entonces, que en Colombia ubicado entre los primeros países en el ranking de paises con cantidad de agua en el mundo, debería tener el acceso garantizado al agua así sea a un mínimo de agua vital para cada uno de sus habitantes, pero no es así. En Co-lombia existen problemas con la obtención del agua (un derecho fundamental) gracias a la falta de inversión y el mal manejo de los dineros destinados para plantas de tratamiento.
Por estos problemas muchos pueblos y comunidades inclusive mu-nicipios se encuentran sin ningún tipo de acceso al agua tratada para suplir sus necesidades básicas.
Esto nos da a entender que la disponibilidad de agua, es un factor clave para que se formen comunidades alrededor de las fuentes de agua potable, Pero ¿Qué pasa si esas fuentes de agua se han con-taminado a través de los años y las comunidades ya se encuentran asentadas en estos lugares? Surge entonces la necesidad de tratar el agua que se desea consumir, a través de soluciones y métodos efectivos y de fácil acceso para estas comunidades.
¿CÓMO SE POTABILIZA EL AGUA?
POTABILIZACIÓN EN EL PUNTO DE CONSUMO
Colombia constituye una potencia hídrica mundial, pues ocupa el puesto 24 de disponibilidad per capita de agua entre 203 países, con un valor de 40.000 metros cúbicos de agua por año para cada habitante. Esto se observa en que, en promedio, cada año preci-pitan 3400 km cuadrados sobre nuestro país, de los cuales se eva-poran 737.000 cuerpos de agua, entre ríos, quebradas, caños, y la-gunas (IDEAM, 2008). Esto nos dice claramente que los problemas de abastecimiento por lo menos en Colombia, tiene que asociarse principalmente la implementación y desarrollo de sistemas y tec-nologías de tratamiento de aguas superficiales o aguas lluvias pues estos métodos son los mas eficientes, baratos, y saludables.
El volumen del agua superficial depende de la intensidad de las lluvias, también del clima pues esto influye en la cantidad de agua que se evapora y se desperdicia para construir una idea de un ba-lance hídrico en Colombia. Hay un problema con las aguas super-ficiales y es que se exponen mas y durante mucho más tiempo a los contaminantes. Contrario por ejemplo a lo que sucede con el agua subterránea que casi no se expone a agentes contaminantes (mayoritariamente generados por animales y humanos) por tanto la cantidad de microorganismos que se encuentran en el agua sub-terránea es mucho menor que en el agua de lluvias por ejemplo. Esto por los procesos de filtración natural en las diferentes capas de la tierra. (Zuñiga Ahumada, D. E. (2009))
Entonces entendemos que el agua superficial necesita de trata-mientos para prevenir el contagio de enfermedades y para asegu-rar su calidad previa al consumo humano, esto mediante los méto-dos de filtración mencionados en la página anterior (son opciones viables debido a la facilidad de construcción e implementación en comunidades rurales) y de desinfección como explicaremos pos-teriormente.
¿COMO SE POTABILIZA EL AGUA?
El carbón activado tiene varias aplicaciones benéficas para la salud humana, como filtra-ción de aire y agua contaminados. Los filtros de carbón absorben los contaminantes ad-hiriendolos a la superficie de las partículas de carbono, funciona muy ben para elimi-nar algunas sustancias químicas.
La ósmosis inversa es básicamente ejercer presión sobre el agua contra una superficie con poros muy finos y semipermeable. Así se evita que los contaminantes pasen. Una desventaja de este método es que no se puede usar cuando se trata de aguas con sa-les de calcio y magnesio pues no es efectivo.
Es simple, y efectivo y el más usado en cual-quier lugar. Es simplemente calentar el agua mediante una fuente de fuego para que alcance el punto de ebullición evitando la reproducción de microorganismos y virus. Este proceso puede no eliminar algunos componentes químicos del agua contami-nada.
La cloración del agua deja residuos de cloro y es uno de los métodos más rápidos para eliminar bacterias. Se emplean dosis pro-porcionales a la cantidad de agua que se quiere potabilizar. El hipoclorito de sodio destruye cultivos de bacterias que son con-taminantes.
Para el gran número de microbios basta con mantener el agua bajo el sol durante 6 horas, alcanzándose temperaturas en el in-terior de 55°C que influye en la inactivación de los microorganismos. Así por ejemplo se consiguen eliminar un gran número bacte-rias en un porcentaje bastante superior al 99% evitando que estas se reproduzcan.
Hay algunos productos que usan la plata io-nica, estos se demoran cierto tiempo en ha-cer efecto en el agua pero algunas personas recomiendan esperar el doble del tiempo para poder consumir el agua. El uso de es-tos compuestos de plata ionica y/o coloidal pueden provocar cambios de color en la piel que comúnmente se conoce como argiria
1 2 3ACTIVADO EBULLICIÓN RADIACIÓN UV
4 5 6ÓSMOSIS INVERSA CLORO PLATA IONICA
- Puede durar hasta 6 años.- Elimina la mayoría de componentes quimicos contaminantes.
- Usa una membrana semipermeable.- Se desperdicia la mitad de agua por
litro.- no se puede usar cuando es agua con sales de calcio y magnesio
- tres gotas por litro de agua, por logeneral.- puede cambiar el sabor del agua-por lo general se usa en aguas que vienen ya de las redes de distribución.
- Uno de los metodos más efectivo contra microorganismos y virus.
-Ebullición del agua 100 ºC.- No elimina todos los componentes quimicos.
- Uno de los metodos más efectivo contra microorganismos y virus.-Mata todos los microorganismos a 55ºC.- Exposicion al sol durante 5-6 horas- No elimina todos los componentes quimicos.
- Se demora entre 10 y 30 minutos en purificar el agua.
- Puede provocar argiria (cambio de color en la piel)
CARBÓN
Se conoce como:
Este se encarga de eliminar microorganismos con un 99% de efectividad.
Este material se encarga de elimi-nar los agentes químicos que el método SODIS no pueda eliminar, y purifica el agua mejorando en un buen porcentaje su calidad.
Botellas transparentes de vidrio o plástico.
Llenar las botellas con el agua filtrada.
Poner las botellas al sol durante 5-6 horas.
Recoger las botellas después de pasadas las 5-6 horas.
Beber/ utilizar el agua potable para las activi-dades necesarias.
1 3ACTIVADO RADIACIÓN UV
- Puede durar hasta 6 años.- Elimina la mayoría de componentes quimicos contaminantes.
- Uno de los metodos más efectivo contra microorganismos y virus.-Mata todos los microorganismos a 55ºC.- Exposicion al sol durante 5-6 horas- No elimina todos los componentes quimicos.
MÉTODO DE POTABILIZACIÓN A USAR
1 112 23 3 66 6
+MÉTODO SODIS
1 2 3 4 5
CARBÓN
¿QUÉ CONTAMINANTES SE REMUEVEN?
COLOR
TURBIDEZ
El color en el agua es simplemente el indicativo de la presencia de material orgánico en el agua y partículas en suspensión en el liquido. Las partículas suspendidas influyen aumentando el color del agua. El color verdadero del agua se refiere a las sustancias disueltas en el agua por lo tanto el color verdadero no implica la presencia de microorganismos, pues estos es-tán suspendidos.
La turbidez se refiere a la presencia de partí-culas suspendidas y coloidales orgánicas e in-orgánicas que re-emiten la luz, en el liquido, como arcillas, limos y microorganismos. La turbidez es un indicativo de la presencia de mi-croorganismos. La turbiedad es el alimento de los microbios presentes en el agua por esto es un indicativo de su presencia.
¿CÓMO POTABILIZAR EL AGUA?
Microorganismos
BACTERIAS
VIRUS
PROTOZOOS
HONGOS Y ALGAS
Son organismos unicelulares procarioticos. Las bacterias patógenas presentes en el agua mÁs comunes son :
- Cólera- Salmoneras- Shigella- Escheria Coli Patogeno
Y otras bacterias emergentes son:
- Legionella pneumophila- Helicobacter Pylori (grastritis)- Mycrobacterium Avium (diarrea, sudor, inflamacion de glandulas)
(Zuñiga Ahumada, D. E. (2009))
Los virus son partículas que poseen un núcleo de ADN o ARN y una capa de proteínas. Dependen de su hospedero (humano) para re-producirse. Los virus llegan al agua por medio de materia fecal, y están asociados a enfermedades como:
- Gastroenteritis- Meningitis- Anomalias Cardiacas- Poliomielitis- Hepatitis
(Zuñiga Ahumada, D. E. (2009))
Son organismos unicelulares heterotrofos que se hallan general-mente en el agua. Entre varios son:
- Histolytica (Disentería)- Entamoeba dispar (Diarrea suave)- Giardia Lamblia (Diarrea severa)- Cryptosporidiasis (dolor abdominal, diarrea, fiebre y vomito)
(Zuñiga Ahumada, D. E. (2009))
Los Hongos son organismos eucariotas, que secretan toxinas, gene-rando enfermedades de carácter respiratorio en general.
Las Algas son organismos pluricelulares considerados “plantas infe-riores”. poseen clorofila, y muy pocas son patógenas, pues causan toxinas que causan la gastroenteritis, enfermedades del sistema nervioso y/o enfermedades hepáticas.
(Zuñiga Ahumada, D. E. (2009))
BOCETACIÓN
Tener el cuenta los organismos
Analizar las estrategias
Bocetación rápida
A la hora de bocetar se puso en para-lelo mientras se bocetaban las estra-tegias y las propuestas, la forma de los organismos y siempre teniendo pre-sente la función que estos cumplen en su propio sistema.
Para entender las estrategias Que se encontraron de los organismos se di-bujaron los principios básicos que es-tas cumplían y de que manera a nivel formal y funcional para poder llegar a plantear varias propuestas rápidas.
BOCETACIÓN
Proponer
Propuesta a desarrollar
Se plantearon varias propuestas des-de refugios, hasta recolectores de gua para las casas. Pero todas las propues-tas cumplían las mismas funciones esenciales de potabilización, recolec-ción, distribución.
Diseñar un sistema de recolección, potabilización y distribución de agua para cubrir el acceso básico en comu-nidades sin acceso al agua tratada con las especifi caciones planteadas a lo largo de toda la investigación pre-via en paralelo de como lo hacen los humanos y como lo hacen los orga-nismos en la naturaleza en su propio
benefi cio.
ARENA FINA
CARBON ACTIVADO
GRAVA
FUNCIONES DEL PROYECTO
ARENA FINA
CARBON ACTIVADO
GRAVA
ARENA FINA
CARBON ACTIVADO
GRAVA
ARENA FINA
CARBON ACTIVADO
GRAVA
ARENA FINA
CARBON ACTIVADO
GRAVA
ARENA FINA
CARBON ACTIVADO
GRAVA
RECOLECTAR
DISTRIBUIR
ALMACENAR/FILTRAR
POTABILIZAR
CONDENSAR AGUA DE LA NIEBLA
NIEBLA
Se completa el proceso de potabilización después del fi ltrado con arena, carbón y gra-va. Usando el método sodis que es repicado de como las mariposas usan la radiación so-lar para regular su temperatura y de un pro-ceso preexistente de potabilización de agua en la naturaleza replicado por los humanos.
Usualmente en algunas regiones del mun-do como los desiertos los climas pasan de extremo a extremo, del frió al calor. Lo que hace que en ciertos momentos se cree nie-bla que puede ser aprovechada como lo hace el escarabajo del desierto condensan-do el agua y recolectando la misma para su consumo.
Distribuir el agua en 8 botellas de 5 litros para una dos familias en comunidades rura-les comprendida en promedio por 4 perso-nas. Estas se ubican en un par de alas he-chas de acero inoxidable o laminas de acero galvanizadas donde se completara el ciclo de potabilización.
Almacenar el agua en el tanque de 60L de agua donde al fi nal se encuentra el fi ltro que se encarga de limpiar el agua de partículas y agentes químicos justo antes de la distri-bución. Como el cuerpo de las esponjas y ascidias que fi ltran el agua absorbiendo nu-trientes
Recolectar el agua proveniente de la lluvia constantemente en climas tropicales, de sol y agua. Como lo hacen las bromeliáceas por medio de un par de “alas “ gigantes que di-reccionan el agua a un punto central como lo direccionarian las alas de una mariposa.
CONDENSAR AGUA DE LA NIEBLA
ceso preexistente de potabilización de agua en la naturaleza replicado por los humanos.
ARENA FINA
CARBON AC
GRAVAAVAAV
CONDENSAR AGUA DE LA NIEBLA
No se recomienda usar botellas plásticas pues aunque hay muchos mitos alrededor de ellas las propiedades porosas de este material la hacen propensas a almacenar agentes virales y microorganismos dañinos al igual que con el proceso de exposición al sol pueden alcanzar temperaturas muy al-tas y deformarse y liberar químicos dañinos para los humanos a la hora de consumirse desechando el proceso de fi ltrado con car-bona previamente realizado.
Las personas de la comunidad solo tendrían que hacer dos pasos básicos para obtener el agua tratada para su consumo.
1. Deben llenar las botellas con agua ya fi l-trada para su potabilización en las botellas dispuestas o las que decidan.
2. Deben ubicar las botellas en las alas de la estructura para que estas estén expuestas al sol durante cinco horas a lo largo del día a la radiación solar y poder tomar el agua en la noche para su posterior consumo y utili-zación.
Se recomienda usar las botellas de vidrio para potabilizar el agua por la calidad del material. No es un material poroso y no se deforma fácilmente con las altas tempera-turas que alcanzaría durante la exposición al sol durante prolongados espacios de tiempo. Ademas es mas fácil el proceso de limpieza de las botellas de vidrio que las de plástico. El único riesgo que se corre es el de quebrar las botellas ya sea por la temperatu-ra (muy alta) o por algún accidente humano.
ARENA FINA
CARBON ACTIVADO
GRAVA ARENA FINA
CARBON ACTIVADO
GRAVA
DISTRIBUIR
BOTELLAS DE PLASTICO BOTELLAS DE VIDRIO
PONER AL SOL
Figura 31: Botellas de plastico Figura 32: Botellas de vidrio
ETAPAS DE USO
PROTOTIPADO
Exploración formalLa idea de esta etapa de prototipo era encontrar formas simples de solucionar los posibles procesos que tendrían que llevarse a cabo con los materiales de la estructura completa, para captar agua. Lo-grando así llegan a procesos básicos con el mejor rendimiento para que los costos no fueran tan elevados en esfuerzo humanos, como materiales y económicos.
PROTOTIPADO
80 cm
115 cm
140
cm
60 c
m
50 c
m
40 cm
Cuatro llaves para llenar 4 botellas de 5 litros simultáneamente = 1 familia de 4 personas.
30 c
m
40 cm
Se usaron también las medidas usaron para calcular el tiempo de recolección de agua de las alas para llenar el tanque el cual con una buena cantidad de lluvia (precipitacio-nes fuertes) se toma alrededor de 3-4 horas en llenar el tanque en su totalidad, por lo que para el producto fi nal las alas deben tener una medida de 2,40cms para que el tiempo de recolección en condiciones de lluvia fuerte se reduzca considerablemente.
PROTOTIPADO
40 cm
Hacer un doble simple reduce los cos-tos de producción al reducir la com-
plejidad del trabajo del operario.
Para el prototipo se usaron bo-tellas de plastico PET de 5 litros pero estas no son las mas reco-
mendadas a usar.
La tapa del prototipo se remueve, para recolectar agua está se remueve, lo cual permitía la entrada de mas partículas sólidas que quedaban suspendidas en el agua almacenada, se dio solución a esto con una malla que impide la entrada de
residuos sólidos al tanque.
Puntos de resistencia que dan estabili-dad a la estructura y soportan el peso de las botellas de 5Lts llenas de agua.
Las medidas en el prototipo se usaron para medir la cantidad de material fi ltrante que debería tener el tanque. Que en este serian 2 cms de la profundidad total del tanque dividido en partes iguales entre los tres ma-teriales fi ltrantes (arena, carbón activado, y
grava) .
PROTOTIPADO
60lts
x persona
x persona
x persona
x personaSe reparte de a
5 lts
5 lts
5 lts
5 lts 20lts x 3 familias
familia con cuatro personas en promedio:
= 12
per
sona
s
Reco
lect
a60
lts en
3 ó 4
hrs
PROTOTIPADO
ALAS EN ACERO
CUATRO LLAVES
REFUERZOS
Las alas de este prototipo están hechas con láminas de acero galvanizado, que normal-mente se usan en las canaletas de agua de los edificios y casas, pero a pesar que tiene el mismo rendimiento que el acero inoxi-dable, este puede contaminar el agua con agentes químicos que si bien pueden ser re-movidos por el carbón activado, se pueden evitar usando acero inoxidable.
El uso de las cuatro llaves permite llenar simultáneamente cuatro botellas de agua para hacer mas eficiente en términos de tiempo el proceso de potabilización.
Como las mariposas, los refuerzos en el pun-to medio de las bases de la estructura per-miten darle más estabilidad al producto, ya que este estará en superficies poco unifor-mes y con condiciones cambiantes lo que afectaría su rendimiento.
PROTOTIPADO
UBICACIÓN DE LAS BOTELLAS
REFUERZOS ESTRUCTURALES
Era necesario para completar el proceso de potabilización integrar puntos donde se pudieran ubicar las botellas de agua para potabilizarse, estos puntos soportan el peso de los 5 litros de agua al estar ubicados en hojas integradas a las alas de la estructura con refuerzos para asegurar la resistencia de la estructura.
Los refuerzos estructurales mejoran la esta-bilidad del producto algo que se solucionó en el desarrollo del producto final es la inte-gración de las partes del sistema para que fuesen solo una estructura estable y com-pacta. También la forma en que se arma y desarma para su posterior transporte y dis-tribución.
PRODUCTO FINAL
Para el producto final se solucionaron varios inconvenientes técnicos. En primer lugar se integraron las diferentes partes del pro-ducto que estaban diseñadas como piezas independientes.
En segundo lugar se corrigieron algunas medidas que estaban fuera de los cálculos que inicialmente se habían realizado. Como la medida de las alas que paso de 80 cms a 240 cms para mejorar la eficiencia y percep-ción del producto como una inspiración for-mal en las mariposas.
Otros items incluidos fueron la integración de una malla para evitar la entrada de resi-duos sólidos al tanque de almacenamien-to. y las botellas de vidrio que son las más recomendadas a utilizar para el proceso de potabilización SODIS.
60lts
x persona
x persona
x persona
x personaSe reparte de a
5 lts
5 lts
5 lts
5 lts 20lts x 3 familias
familia con cuatro personas en promedio:
= 12
per
sona
s
Reco
lect
a60
lts en
3 ó 4
hrs
5 lts x 4 botellas
20lts
20lts
20lts
1 Llenar botellas Ponerlas al sol Usar el agua2 3
PLANOS
IMPLEMENTACIÓN
240c
m
150cm
100cm
Inspirado en la Naturaleza, para transformar comunidades
Para la implementación de este proyecto es necesario tener en cuenta factores como :
1. Como este se empacará y distribuirá a las comunidades rurales en las que éste sea re-querido. Lo cual se soluciona empacando en cajas organizadas de 240cm x 150 cm x100 cm el producto para poder ser organi-zados en un camión y transportados de un lugar a otro. El transporte de una de estas cajas de Bogotá a Bucaramanga tiene un costo aproximado de $70.000 El cual puede reducirse si se aumenta la demanda del pro-
ducto en diferentes regiones.
2. El proceso de empacado debe planear cómo se desarmarán las piezas para su pos-terior empaque a nivel de detalles técnicos.
60cm
100cm
100cm
45cm45cm
Sacos de carbón arena y grava
Sacos de carbón arena y grava
Tanque y estructura
de patas
Tanque y estructura
de patas
60cm
60cm
60cm
100c
m
60cm
80cm
80cm
240c
m
38cm
38cm
60cm 90cm
150cm
“El crowdsourcing es un tipo de actividad en línea participativa en la que una persona, institución, organización sin ánimo de lucro, o empresa, propone a un grupo de indivi-duos, mediante una convocatoria abierta y flexible, la realización libre y voluntaria de una tarea. La realización de la tarea, de com-plejidad y modularidad variable, y en la que la multitud debe participar aportando su trabajo, dinero, conocimiento, y/o experien-cia, siempre implica un beneficio mutuo. El usuario recibirá la satisfacción de una nece-sidad concreta, ya sea esa económica, de reconocimiento social, de auto-estima, o de desarrollo de aptitudes personales, mientras que el crowdsourcer obtendrá y utilizará en su beneficio la aportación del usuario, cuya forma dependerá del tipo de actividad reali-zada.” (Estellés-Arolas, E., & Ladrón-de-Guevara, F. G. (n.d.))
Al implementar este método para el proyec-to, se facilita la integración de múltiples dis-ciplinas para el constante desarrollo y avan-ce del proyecto a nivel de diseño y fin social.Es la financiación colectiva o financiación
masiva del proyecto. Esto implicaría recolec-tar el dinero suficiente para llevar a las comu-nidades incluyendo en estos dineros desde los materiales hasta el transporte del pro-ducto en las comunidades que lo requieran.
Se generaría una red de personas para conseguir dinero y recursos, utilizando pla-taformas en Internet y fuera de Internet en-tre personas y organizaciones para obtener los recursos económicos que se requieren.
CROWDSOURCING CROWDFUNDING
$660.000$150.000
$400.000
$160.000 $240.000
Arena, grava y carbón:
$40.000Tanque:
$40.000Transporte:
Mano de Obra: Materiales:
Mano de obra y materiales de la estructura:
PRECIO TOTAL:
EVALUACIÓN
A la hora de evaluar el punto en el que proyecto se encuentra en este momento. Vemos que hay problemas técnicos que aun falta solucionar de forma más eficiente. Como el acoplamiento de las piezas para su almacenamiento y distribución, o encontrar una forma más eficiente para que el produc-to funcione recolectando mayor cantidad de agua de la niebla que condensaría el agua en las alas.
También vemos que al evaluar paralela-mente los principios de vida que plantea el instituto de Biomimesis comparados con los procesos que este producto lleva a cabo tanto a nivel de fabricación como de fun-cionamiento. Varios de estos se cumplen. Por ejemplo, se reducen los materiales de construcción y no se usan muchos procesos químicos para su funcionamiento y su pro-ducción. La cantidad de materiales que se usan esa medida de manera que tenga un buen rendimiento, pero no se desperdicie material. El producto en su funcionamiento al no depender completamente de un humano, reduce los costos de manipulación y mante-nimiento requiriendo una intervención mí-nima para su mantenimiento. Y se adapta a diferentes condiciones para cumplir la fun-
ción para la que fue diseñado que es reco-lectar agua, en diferentes climas donde las comunidades requieran de agua tratada. Es un sistema de transición, para solucionar los problemas de abastecimiento que presen-tan países como Colombia. Pero también puede ser usado en periodos prolongados de tiempo.
Los procesos que se integran al funciona-miento del producto cumplen con ciclos que no afectan el orden natural del sistema al que se va a integrar y por el contrario fa-vorece al correcto funcionamiento del siste-ma, en comunidades y el medio ambiente.
Utilizando la energía de la naturaleza, lo que hace que no requiera generación de ener-gía ni de sistemas eléctricos que hagan que este funcione. El único gasto de energía que requiere es mínimo por parte de los huma-nos para completar el ciclo de potabiliza-ción del agua.
Al comparar el producto al que se llego y las estrategias de las que se partieron se hace clara una referencia forma y funcional en estos sistemas que se encontraron en la na-turaleza, lo que hace del proceso de diseño un proceso coherente y claro.
Y a pesar que se sabe que el proyecto se implementara a través de crowdfunding, habría que aclarar items importantes a te-ner en cuenta para obtener un presupuesto requerido para poder implementarlo, como lo es el costo del transporte y sus variacio-nes pues influye mucho en las comunidades a las que se piensa llegar con este producto.
Con este proyecto se espera que en un fu-turo cercano, comience un proceso de cre-cimiento y mejoramiento a nivel de diseño ingeniería, y distribución precisamente a través de la colaboración entre varias perso-nas de diferentes disciplinas interesadas en llevar soluciones a comunidades con nece-sidades criticas de acceso a los recursos vi-tales. También se puede pensar en la posible integración de este proyecto con otro tipo de proyectos relacionados para llegar a so-luciones aún más eficientes como lo hacen en “fogquest” una organización sin animo de lucro que se ha expandido a diferentes regiones del mundo llevando soluciones sencillas y eficientes a diferentes comuni-dades.
AGRADECIMIENTOS
..a TIENS Colombia por pagar mi proyecto, darme trabajo, y su paciencia ...
... En Frencher agradezco a Ólga y a Johana por ser tan amables y por la colaboración en
el desarrollo de las estructuras...
... Hermanito, muchas gracias por su apoyo in-condicional. Por creer en mi y por desestresar-
me cuando estoy a punto de colapsar...
Carlos Eduardo Jara Carlos Abel Jara... A mi Papá, todo esto es para usted. Todo lo que se esforzó para darme la mejor edu-cación dentro y fuera del salón valió la pena. Gracias por creer en mi de verdad por aguantarme y por ayudarme a llevar los problemas que se me presenten de la me-jor manera. Sin su apoyo, mi vida no sería
NADA...
Carlos Eduardo Jara Carlos Abel Jara
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